Badać i testować sprzęt audio można na dwa sposoby. W skrócie obiektywnie lub subiektywnie. A jeszcze prościej za pomocą aparatury pomiarowej (mikrofony, analizatory, oscyloskopy, mierniki) lub narządu słuchu.
Jedni specjaliści mówią, że jakość urządzeń, w tym głośników i kolumn, kryje się w parametrach. Inni twierdzą z kolei, że „silniej mówi do nich ucho niż mędrca szkiełko i oko”. Więc gdzie leży prawda?
Jestem pewien, że wielu częstowało Cię już takim argumentem: „Ucho jest w stanie wychwycić coś, czego nie można zbadać za pomocą aparatury pomiarowej”. Wniosek z tego taki, że słuch jest doskonalszy niż mikrofony i mierniki. Ale czy na pewno? Jak na tle urządzeń pomiarowych wypadają możliwości narządu słuchu? Na te pytania znajdziesz odpowiedź w tym artykule. Szykuje się ciekawe porównanie.
Rozróżnianie poziomów ciśnienia
Zdolność narządu słuchu do identyfikowania różnic pomiędzy poziomami ciśnienia akustycznego pojedynczego tonu przedstawia wykres 1.
W miarę wzrostu poziomu ciśnienia próbki sygnału, najmniejsza zauważalna różnica poziomów maleje od 0,4 dB przy 40 dB (SPL) do około 0,2 dB przy 100 dB (SPL). I to niezależnie od częstotliwości sygnału. To całkiem przyzwoity wynik.
Wykres zależności najmniejszej zauważalnej różnicy poziomów od poziomu ciśnienia akustycznego dla pojedynczego tonu.
Przejdźmy jednak do wykresu, który w większym stopniu przybliża sygnał muzyczny.
Zdolność do wychwytywania różnic w poziomach szumu białego zmienia się w zależności od jego poziomu. Przy czym od 60 dB SPL osiąga stały poziom, który wynosi 0,5 dB. A jak w tym starciu wypada aparatura pomiarowa?
Jako przykład niech posłuży analizator audio firmy Audio Precision, model AP X555. Dokładność pomiaru poziomu ciśnienia dźwięku wynosi +/- 0,05 dB. Czyli jest 10 razy większa niż „dokładność” narządu słuchu. A więc 1:0 dla aparatury.
Wykres zależności najmniejszej zauważalnej różnicy poziomów od poziomu ciśnienia akustycznego dla szumu białego
Rozróżnianie częstotliwości sygnałów
W przeciwieństwie do dostrzegalnych różnic poziomów ciśnienia dźwięku, rozróżnianie częstotliwości sygnałów zależy od wysokości ich tonów.
W tabeli 1 możesz zobaczyć, jakie możliwości ma słuch w poszczególnych pasmach częstotliwości.
| Częstotliwość | Najmniejsza dostrzegalna różnica |
|---|---|
| 125 Hz | 2 Hz |
| 250 Hz | 1 Hz |
| 500 Hz | 1 Hz |
| 1000 Hz | 2 Hz |
| 2000 Hz | 3 Hz |
| 4000 Hz | 16 Hz |
Dla porównania, analizator Audio Precision ma dokładność pomiaru częstotliwości wynoszącą 0,0003% w całym paśmie akustycznym.
Jakby to wyglądało w przypadku możliwości uszu? Przy częstotliwości 500 Hz aparatura notuje zmiany na poziomie 0,0015 Hz, czyli niemal 1000- krotnie czulej niż narząd słuchu. 2:0 dla aparatury pomiarowej.
Rozróżnianie przesunięcia fazowego między sygnałami
Zanim przejdę do omówienia kolejnego tematu, chcę Ci opisać, jak badano zdolności słuchu do rozróżniania przesunięć fazowych. Próbka badawcza składała się z trzech tonów prostych. A dokładnie z sygnału referencyjnego o częstotliwości np. 1050 Hz i równo oddalonych sygnałów towarzyszących (w tym przypadku miały one częstotliwości 980 Hz i 1120 Hz). Najmniejsza zanotowana przez słuch różnica faz sygnałów to około 10 stopni dla najbardziej czułego obszaru – 1050 Hz. Warto dodać, że wynik ten osiągnięto w komorze bezechowej lub przy pomocy słuchawek z zamkniętymi nausznicami.
W przypadku standardowego pokoju, w którym słuchamy muzyki, ten wynik należy pomnożyć przez 3. I w tym przypadku aparatura pokonuje słuch. Wspomniany już analizator Audio Precision, „rozróżnia” przesunięcia fazowe o wielkości +/- 0,6 stopnia.
Podsumowanie
Test porównawczy pokazał jednoznaczną przewagę aparatury pomiarowej przy badaniu obiektywnych cech urządzeń audio. Czy przegrana słuchu oznacza, że nie nadaje się on do badania sprzętu dźwiękowego? Nie, tego nie sugeruję.
Chcę jednak, abyś przy odsłuchu urządzeń, akcesoriów audio miał świadomość fizycznych ograniczeń zmysłu słuchu. Ufamy, że to co słyszymy, rzeczywiście istnieje. Niestety, nasz słuch nie jest tak perfekcyjny, jak nam się wydaje. Ilość informacji, która dociera do naszego mózgu poprzez zmysły, jest ogromna. By oszczędzić energię, mózg „idzie na skróty” i upraszcza analizę bodźców.
Korzysta z dostępnych w pamięci doświadczeń. Dlatego nasz słuch (tak jak inne zmysły) łatwo poddaje się iluzjom, zniekształceniom i sugestiom. Pamiętajmy o tym, gdy analizujemy/porównujemy sprzęt dźwiękowy.
Literatura:
- Hugo Fastl, Eberhard Zwicker: Psychoacoustics Facts and Models, rozdz. 7
- https://www.ap.com/
